傳感器簡(jiǎn)介

　　傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，如圖1所示。

　　其中，根據(jù)測(cè)量物理量種類(lèi)不同，可以分為壓力傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器等。按照原理可以分為振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。按照輸出信號(hào)可以分為模擬式傳感器，數(shù)字式傳感器和開(kāi)關(guān)傳感器。

　　由于傳感器分類(lèi)方式眾多，且不同方式間分類(lèi)出來(lái)的產(chǎn)品互有重復(fù)。因此，此次報(bào)告的分類(lèi)方式將與各個(gè)生產(chǎn)廠商保持一致，以市場(chǎng)的分類(lèi)方式為主進(jìn)行分類(lèi)。

　　傳感器分類(lèi)

　　此次報(bào)告主要專(zhuān)注于工廠自動(dòng)化所需要的工業(yè)傳感器類(lèi)型，其主要分成如下幾個(gè)類(lèi)別：

　　1.光電類(lèi)傳感器：光電開(kāi)關(guān)+光纖傳感器

　　光電開(kāi)關(guān)：它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。安防系統(tǒng)中常見(jiàn)的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。

　　光纖傳感器：是隨著光導(dǎo)纖維實(shí)用化和光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一門(mén)嶄新的技術(shù)。光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類(lèi)傳感器相比有許多特點(diǎn)，如靈敏度高.抗電磁干擾能力強(qiáng)，耐腐蝕，絕緣性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小.耗電少，光路有可撓曲性，以及便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等。

　　2.接近開(kāi)關(guān)

　　接近開(kāi)關(guān)：它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置，用作檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。

　　3.限位開(kāi)關(guān)(行程開(kāi)關(guān))

　　限位開(kāi)關(guān)：是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類(lèi)開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。

　　4.安全傳感器：(安全光幕，安全開(kāi)關(guān)，安全掃描儀)

　　安全光幕：經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的光幕產(chǎn)品，由兩部分組成。投光器發(fā)射出調(diào)制的紅外光，由受光器接收，形成了一個(gè)保護(hù)網(wǎng)，當(dāng)是有物體進(jìn)入保護(hù)網(wǎng)，當(dāng)從中有光線被物體擋住，通過(guò)內(nèi)部控制線路，受光器電路馬上作出反應(yīng)，即在輸出部分輸出一個(gè)信號(hào)用于機(jī)床如沖床，壓力機(jī)等緊急剎車(chē)。

　　安全開(kāi)關(guān)：在接近帶電部分之前斷開(kāi)電源的器件，可在所有安全條件得到滿足以前防止人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。安全開(kāi)關(guān)防塵防水，抗震性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，適用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械工程及衛(wèi)生要求嚴(yán)格的領(lǐng)域。

　　安全掃描儀：掃描儀根據(jù)激光從物體上彈開(kāi)并返回到該裝置所需的時(shí)間來(lái)計(jì)算位置。主要在AGV自動(dòng)小車(chē)上實(shí)現(xiàn)防撞的功能。

　　5.RFID傳感器

　　RFID傳感器：RFID技術(shù)的原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。而在工業(yè)自動(dòng)化中RFID技術(shù)常用作信息的讀取及寫(xiě)入，通過(guò)RFID讀取器及RFID標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)物料追溯的功能。

　　6.視覺(jué)傳感器

　　視覺(jué)傳感器：是指通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來(lái)計(jì)算對(duì)象物的特征量(面積、重心、長(zhǎng)度、位置等)，并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)采用視覺(jué)傳感器檢測(cè)零部件，可避免次品外流。視覺(jué)傳感器主要由捕捉檢查對(duì)象物體(拍攝)用的攝像頭、處理圖像的控制器及軟件部分組成。通過(guò)攝像頭捕捉圖像信息，檢測(cè)拍攝對(duì)象的數(shù)量、位置關(guān)系、形狀等特點(diǎn)，用于判斷產(chǎn)品是否合格或?qū)z驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送給機(jī)器人等其它生產(chǎn)設(shè)備。

　　7.編碼器

　　編碼器：是將信號(hào)(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱(chēng)為碼盤(pán)，后者稱(chēng)為碼尺。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

　　8.壓力傳感器

　　壓力傳感器：是能感受壓力信號(hào)，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號(hào)的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。按不同的測(cè)試壓力類(lèi)型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。

　　9.位移傳感器

　　位移傳感器：通過(guò)非接觸的方式，精確檢測(cè)出被測(cè)物體的位移，在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。產(chǎn)品主要包括直線位移傳感器，激光位移傳感器。

　　傳感器的市場(chǎng)概況，如圖2所示

　　傳感器整體市場(chǎng)2019年增速有所下降，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年增速將穩(wěn)定上升。

　　在目標(biāo)傳感器中，視覺(jué)傳感器及壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模最大，預(yù)計(jì)未來(lái)兩年內(nèi)仍將占據(jù)主要地位。光電傳感器及接近傳感器近兩年的變化趨勢(shì)較為類(lèi)似，為簡(jiǎn)單的通用類(lèi)產(chǎn)品。RFID及限位開(kāi)關(guān)整體市場(chǎng)規(guī)模較小，RFID產(chǎn)品發(fā)展歷史較短，預(yù)計(jì)未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模將保持穩(wěn)定增長(zhǎng);限位開(kāi)關(guān)發(fā)展歷史久，目前整體市場(chǎng)規(guī)模趨于穩(wěn)定，未來(lái)增長(zhǎng)有限，如圖3所示。

　　視覺(jué)傳感器未來(lái)增長(zhǎng)向好，受益于其能滿足功能較為全面，未來(lái)會(huì)逐步替換一些位移傳感器，接近開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品的市場(chǎng)，另外應(yīng)用場(chǎng)景的增多也是其增長(zhǎng)的原因。

　　壓力傳感器主要運(yùn)用在過(guò)程自動(dòng)化中，受益于過(guò)程自動(dòng)化整體行業(yè)增長(zhǎng)，壓力傳感器增長(zhǎng)較為穩(wěn)定。

　　光電傳感器與壓力傳感器2019年保持持平，增長(zhǎng)幅度小，主要原因是汽車(chē)行業(yè)等的下滑造成的需求端下滑，國(guó)產(chǎn)廠商的低價(jià)產(chǎn)品慢慢開(kāi)始跟外資產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，整體市場(chǎng)增長(zhǎng)有限。

　　位移傳感器增長(zhǎng)穩(wěn)定，受到電子行業(yè)日趨嚴(yán)格的行業(yè)要求，部分電子廠商選擇使用位移傳感器來(lái)替換傳統(tǒng)的光電開(kāi)關(guān)或者接近開(kāi)關(guān)來(lái)提高產(chǎn)品的良率，帶來(lái)了應(yīng)用的量的增長(zhǎng)。

　　安全類(lèi)傳感器增長(zhǎng)穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商對(duì)安全類(lèi)產(chǎn)品的重視度在不斷提升，同時(shí)國(guó)產(chǎn)廠商也在大力研發(fā)安全類(lèi)產(chǎn)品，預(yù)計(jì)未來(lái)兩年增長(zhǎng)穩(wěn)定。

　　RFID產(chǎn)品未來(lái)增長(zhǎng)較快，因?yàn)楣I(yè)4.0而使得數(shù)據(jù)追溯功能在生產(chǎn)過(guò)程中的重要度有所提升，另外RFID的應(yīng)用場(chǎng)景增多也帶來(lái)了應(yīng)用量的增長(zhǎng)。

　　傳感器的細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)表現(xiàn)

　　A.光電傳感器

　　A-1光電傳感器產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　此次報(bào)告定義的光電類(lèi)傳感器包括2個(gè)部分：1. 光電開(kāi)關(guān); 2. 光纖傳感器。

　　光電開(kāi)關(guān)：它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。安防系統(tǒng)中常見(jiàn)的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。

　　光纖傳感器：是隨著光導(dǎo)纖維實(shí)用化和光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一門(mén)嶄新的技術(shù)。光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類(lèi)傳感器相比有許多特點(diǎn)，如靈敏度高.抗電磁干擾能力強(qiáng)，耐腐蝕，絕緣性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小.耗電少，光路有可撓曲性，以及便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等。

　　A-2光電傳感器的市場(chǎng)概況，如圖4所示

　　光電傳感器整體市場(chǎng)于2019年保持持平，原因之一是中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)汽車(chē)等行業(yè)影響較大，下游客戶產(chǎn)量有所下降，整體來(lái)說(shuō)對(duì)傳感器的需求量有所降低;其次是經(jīng)濟(jì)下行壓力加大，終端客戶對(duì)成本的敏感度有所提升，反映到生產(chǎn)廠商表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品銷(xiāo)量上升較快，單品的銷(xiāo)售價(jià)格有所下降。

　　B.接近傳感器

　　B-1接近傳感器產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　產(chǎn)品定義：接近開(kāi)關(guān)是一種無(wú)需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械直接接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)直流電器或給計(jì)算機(jī)(PLC)裝置提供控制指令。接近開(kāi)關(guān)是種開(kāi)關(guān)型傳感器(即無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))，它既有行程開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能，且動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，應(yīng)用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。產(chǎn)品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。

　　B-2接近傳感器的市場(chǎng)概況，如圖5所示

　　接近開(kāi)關(guān)在2019年保持持平，作為通用類(lèi)型產(chǎn)品接近開(kāi)關(guān)應(yīng)用范圍廣泛，涉及到的下游行業(yè)眾多，因此市場(chǎng)增速受到整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響。相對(duì)光電開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)對(duì)環(huán)境要求沒(méi)那么嚴(yán)格，因此很多下游行業(yè)如機(jī)床，橡塑機(jī)械有大量使用接近開(kāi)關(guān)，而這些行業(yè)在2019年的發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)發(fā)展一般，也使得接近開(kāi)關(guān)增長(zhǎng)較低。

　　另外值得關(guān)注的是，隨著各行業(yè)頭部客戶廠商對(duì)精度要求越來(lái)越高，已開(kāi)始使用位移傳感器或者視覺(jué)類(lèi)傳感器來(lái)替代簡(jiǎn)單的光電開(kāi)關(guān)及接近開(kāi)關(guān)，如三一重工已經(jīng)有使用位移傳感器來(lái)替換重型機(jī)械上的接近開(kāi)關(guān)，這也使得光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)在未來(lái)將承受更多的增長(zhǎng)壓力。

　　C.視覺(jué)傳感器

　　C-1視覺(jué)傳感器產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　本次報(bào)告關(guān)注的視覺(jué)產(chǎn)品為工業(yè)相機(jī)，智能相機(jī)及讀碼器。

　　由于視覺(jué)傳感器一般會(huì)搭配著軟件進(jìn)行使用，因此本篇報(bào)告涉及到的視覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)皆包括了軟件在內(nèi)。

　　視覺(jué)傳感器：是指通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來(lái)計(jì)算對(duì)象物的特征量(面積、重心、長(zhǎng)度、位置等)，并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)采用視覺(jué)傳感器檢測(cè)零部件，可避免次品外流。視覺(jué)傳感器主要由捕捉檢查對(duì)象物體(拍攝)用的攝像頭、處理圖像的控制器及軟件部分組成。通過(guò)攝像頭捕捉圖像信息，檢測(cè)拍攝對(duì)象的數(shù)量、位置關(guān)系、形狀等特點(diǎn)，用于判斷產(chǎn)品是否合格或?qū)z驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送給機(jī)器人等其它生產(chǎn)設(shè)備。

　　視覺(jué)傳感器是整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)信息的直接來(lái)源，主要由一個(gè)或者兩個(gè)圖形傳感器組成，有時(shí)還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。視覺(jué)傳感器的主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)要處理的最原始圖像。

　　從應(yīng)用來(lái)區(qū)分可分為4個(gè)部分：GIGI(GAUGE, INSPECTION, GUIDE, IDENTIFICATION)，分別是：測(cè)量(GAUGE)，主要是用在測(cè)量零部件尺寸是否合格;檢測(cè)(INSPECTION)，主要用于檢測(cè)是否各個(gè)部件都是正常有序的安裝起來(lái)了;引導(dǎo)(GUIDE)可用于無(wú)序抓取，對(duì)特定物品進(jìn)行識(shí)別及引導(dǎo);識(shí)別(IDENTIFICATION)，主要運(yùn)用于讀碼器對(duì)一維碼，二維碼的識(shí)別，也可用于數(shù)字等信息的識(shí)別。

　　C-2視覺(jué)傳感器的市場(chǎng)概況，如圖6所示

　　視覺(jué)傳感器2019年增速相對(duì)2018年來(lái)說(shuō)進(jìn)一步下降，前五年的井噴式發(fā)展經(jīng)過(guò)冷卻后已達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，主要下游行業(yè)增長(zhǎng)不大甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，但由于其功能較多，同時(shí)也不斷的開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景，視覺(jué)傳感器還是具備相對(duì)較高的增速。

　　目前視覺(jué)傳感器技術(shù)成熟度相對(duì)來(lái)說(shuō)還不是很高，未來(lái)發(fā)展前景較為看好?，F(xiàn)階段視覺(jué)傳感器很容易受到光線及環(huán)境的影響，因此在很多室外環(huán)境中都無(wú)法使用，即便是室內(nèi)，對(duì)光線及環(huán)境也有一定的要求。預(yù)計(jì)未來(lái)視覺(jué)類(lèi)傳感器隨著技術(shù)越來(lái)越成熟，將成為工廠自動(dòng)化使用最為廣泛的傳感器類(lèi)型。

　　D.RFID

　　D-1 RFID傳感器產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　本次報(bào)告關(guān)注的RFID包含了高頻RFID和外資廠商的高端超高頻RFID產(chǎn)品

　　RFID傳感器：RFID技術(shù)的原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。而在工業(yè)自動(dòng)化中RFID技術(shù)常用作信息的讀取及寫(xiě)入，通過(guò)RFID讀取器及RFID標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)物料追溯的功能。

　　無(wú)線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無(wú)線射頻方式對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)進(jìn)行讀寫(xiě)，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

　　RFID產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單分為三類(lèi)，低頻，高頻和超高頻產(chǎn)品，其中低頻RFID主要使用在汽車(chē)的一些生產(chǎn)線，因?yàn)榈皖lRFID標(biāo)簽可以嵌在金屬體里，但是價(jià)格較高，因此只有少數(shù)工業(yè)自動(dòng)化廠商會(huì)使用低頻產(chǎn)品;高頻RFID產(chǎn)品現(xiàn)在在工業(yè)自動(dòng)化中較為常見(jiàn)，主要使用在輸送線中。高頻RFID產(chǎn)品的特點(diǎn)為檢驗(yàn)距離較短，大概10公分左右，每次只能檢測(cè)一個(gè)標(biāo)簽，相對(duì)于低頻產(chǎn)品跟超高頻產(chǎn)品來(lái)說(shuō)性價(jià)比較高;超高頻產(chǎn)品的特點(diǎn)為檢驗(yàn)距離較長(zhǎng)，可以做到幾米甚至幾十米，而且可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)標(biāo)簽，如倍加福已經(jīng)可以做到最高200個(gè)標(biāo)簽同時(shí)檢測(cè)。

　　現(xiàn)在高頻產(chǎn)品主要是外資廠商在生產(chǎn)銷(xiāo)售，而超高頻產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)開(kāi)始逐漸占據(jù)該市場(chǎng)。

　　D-2 RFID傳感器的市場(chǎng)概況，如圖7所示

　　RFID產(chǎn)品在2019年也受到了汽車(chē)行業(yè)影響，增速有所下降。相對(duì)于其他位置類(lèi)傳感器來(lái)說(shuō)，RFID增長(zhǎng)一直保持穩(wěn)定。隨著自動(dòng)化的普及，不光是工廠自動(dòng)化領(lǐng)域，過(guò)程自動(dòng)化也開(kāi)始使用RFID產(chǎn)品，如水處理、食品飲料行業(yè)已有部分廠商使用RFID產(chǎn)品進(jìn)行物料的記錄及追溯，預(yù)計(jì)未來(lái)在經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下行的壓力下RFID仍將保持一個(gè)較高的增長(zhǎng)。